土地與煤炭在工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展中是同樣重要的有限資源，是長期制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，但采煤采掘工作面會導(dǎo)致地面塌陷，形成采空區(qū)。采空區(qū)塌陷的機理是比較是復(fù)雜的，本文就采空區(qū)的塌陷機理及發(fā)展因素做一探討。

　　1 煤礦采掘工作面塌陷的機制與對環(huán)境的影響

　　1.1 煤礦采掘工作面塌陷的機制 當(dāng)煤層采掘工作面采空以后，采空區(qū)上部的覆巖，及采空形成的煤柱邊邦，均形成自由面。原來的應(yīng)力平衡被破壞，在上覆巖土層重力作用下，覆巖承受的壓力隨著采空區(qū)范圍的擴大而增加，當(dāng)這種壓力超過煤層頂板巖石的承載力以后，頂板巖石就要破裂塌落形成冒落帶。冒落的巖塊大小不一，雜亂無章地充填到采空區(qū)。冒落的巖塊突出的與上部巖層相接觸，但支撐力已不足以托住上部的巖層，于是上部巖層下沉，向下彎曲，并且破裂，產(chǎn)生裂隙，即形成裂隙帶。裂隙帶巖層上部的巖層，由于裂隙帶的巖層向下彎曲，在自身重力及上覆巖層的重壓下，發(fā)生整體向下彎曲，但既不破裂，也不脫落，故稱為彎曲帶。在彎曲帶影響下地面上造成塌陷，形成塌陷盆地、塌陷坑。

　　1.2 煤礦采掘工作面塌陷對環(huán)境的影響　①煤礦機械化開采造成地表大面積塌陷，塌陷破壞了土地資源，使塌陷區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境趨向惡化。②耕地面積逐年減少，人地矛盾加劇。煤礦開采造成地表下沉、塌陷，致使農(nóng)田水利設(shè)施部分或完全破壞，河溝不暢，汛期水澇災(zāi)害嚴重，農(nóng)作物減產(chǎn)，甚至絕收，地面諸多良田成為常年積水的坑塘。再加上人口增長，工程建設(shè)占地等原因，加重了塌陷區(qū)失去耕地農(nóng)民群眾的生產(chǎn)、生活困難。③人居環(huán)境影響嚴重。受采煤塌陷影響，塌陷區(qū)內(nèi)的群眾住房開裂、歪斜，出現(xiàn)大面積危房，居民的人身安全受到嚴重威脅。④制約地區(qū)城鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展建設(shè)，加重地礦兩方的資金及人力、材料的投入。因采煤造成地表下沉，塌陷，致使許多道路受到破壞。城鎮(zhèn)建設(shè)因解決工程穩(wěn)固問題而不得不加大建設(shè)費用，工程建設(shè)穩(wěn)固的人力、物力資源增加，加重了地方的財政負擔(dān)；同時因采煤塌陷造成的道路破壞，煤礦企業(yè)每年因此需投入不小的資金。針對上述問題，地方政府和礦方攜手并進，勵精圖治，全面綜合規(guī)劃，在恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、增加有效耕地面積、改善農(nóng)業(yè)設(shè)施條件、改善礦區(qū)群眾生產(chǎn)生活方面做了一些有益的嘗試。

　　2 防范煤礦采掘工作面塌陷的措施

　　2.1 建立專項防范資金　煤礦采掘工作面塌陷治理是一項耗資巨大的工程。在積極爭取煤炭可持續(xù)發(fā)展基金的同時，地方財力、城建資金和政策性收入仍是投資的主渠道，應(yīng)廣辟渠道，多方籌資，集中用于采煤塌陷地治理。一要積極爭取國家以及省、市政府的資金支持，按照國家有關(guān)煤炭可持續(xù)發(fā)展基金3個投向的原則，積極爭取，統(tǒng)籌安排、集中配置、合理使用，采用投資補助、轉(zhuǎn)貸、貸款貼息等方式給予投資扶持，重點落實地方煤礦的采煤塌陷地治理；二要收取土地復(fù)墾費。依據(jù)“誰破壞、誰治理”的原則，將采空區(qū)治理納入煤炭生產(chǎn)成本，向造成塌陷危害的煤炭企業(yè)收取一定比例的土地復(fù)墾費，并將耕地開墾費、耕地占用費、新增建設(shè)用地有償使用費捆綁起來使用。三要激活民間資金。依據(jù)“誰治理、誰受益”的原則，充分發(fā)揮社會力量，廣泛吸收社會閑散資金，采取承包責(zé)任制、拍賣、租賃等形式，實行有償使用土地、有償治理，投入采煤塌陷地治理建設(shè)。

　　2.2 提高防范技術(shù)保障 煤礦采掘工作面治理是一個復(fù)雜的生態(tài)工程和社會工程，既涉及地下地質(zhì)變化，又涉及地上田、林、路、水、氣等因素。因此，必須提高科技含量，依靠先進的科學(xué)技術(shù)進行科學(xué)治理。一要進行科學(xué)規(guī)劃，既要處理好近期規(guī)劃與長遠規(guī)劃，局部治理與總體布局的關(guān)系，也要考慮塌陷區(qū)的自然資源和社會發(fā)展的實際需要。二要因地制宜。針對不同類型的塌陷地采取不同的治理方法，宜農(nóng)則農(nóng)、宜林則林、宜漁則漁、宜建則建。在塌陷不深或積水不多的地方可以平整土地，改善耕作條件?；謴?fù)地貌；在面積大、積水深的塌陷區(qū)，可以發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游休閑等產(chǎn)業(yè)。通過治理，變廢地為寶地，收到綜合治理的效果。三要堅持預(yù)防為主，標本兼治的原則。要采用先進的檢測手段，加強對采空區(qū)進行監(jiān)測，采取有效辦法填充采空區(qū)，最大限度地減少采空區(qū)塌陷面積，以達到標本兼治的目的。

　　2.3 消除采掘邊界的影響 地下采掘影響地面最嚴重的地方是地面下沉盆地的邊緣,它位于采掘邊界兩側(cè)的上方。所以在建筑物下布置回采工作面時，垂直走向的工作面應(yīng)有足夠的長度，使地表出現(xiàn)充分采動，從而使建筑物位于移動盆地的平底部分。此外，當(dāng)回采工作面通過建筑物下部時，應(yīng)盡量加快回采速度，不能停采，尤其不得留殘柱。地表移動規(guī)律表明，地表永久性的不均勻下沉和變形都集中在地表下沉盆地的邊緣區(qū)。井下每出現(xiàn)一個永久性開采邊界，地表就出現(xiàn)一個變形值較大的區(qū)域。為了最大限度減少開采對受護建筑物的有害影響，要求必須實現(xiàn)全柱開采：就是在整個井田煤層范圍內(nèi)，有限制地進行大面積全面開采，以避免在煤層范圍內(nèi)形成永久性開采邊界和各煤層變形值的累加，以最大限度地減少對受護建筑物的有害影響。因此必須實現(xiàn)長工作面開采和一層一層的分層采掘。

　　2.4 加強生態(tài)修復(fù)工作 這主要是指對已經(jīng)受到污染的區(qū)域進行治污的技術(shù)處理，這同樣也是采掘塌陷區(qū)生態(tài)恢復(fù)的重要前提。礦山開發(fā)主要是對礦區(qū)的大氣、水體造成污染以及對土地造成嚴重破壞，因此，大氣、水體、土地的修復(fù)治理乃是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)(治理)的主要任務(wù)。關(guān)于這方面的傳統(tǒng)技術(shù)措施，國內(nèi)外的相關(guān)研究已經(jīng)非常豐富。在這里重點介紹一下新興的“植物修復(fù)技術(shù)”，這是目前為止最經(jīng)濟、最生態(tài)同時也是非常高效的一種生態(tài)修復(fù)技術(shù)。所謂植物修復(fù)技術(shù)，是利用綠色植物以及根際微生物體系吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、降解的作用機制來清除環(huán)境中的污染物質(zhì)的一項新興的污染治理技術(shù)。根據(jù)修復(fù)植物某一方面的修復(fù)功能和修復(fù)特點可將植物修復(fù)技術(shù)的種類概括為植物吸取修復(fù)法；植物揮發(fā)修復(fù)法；植物穩(wěn)定修復(fù)法；植物降解修復(fù)法和根際生物降解修復(fù)法。

　　2.5 積極使用充填注漿施工工藝 采空區(qū)充填注漿技術(shù)是利用注漿泵為動力源，把具有充填膠結(jié)性能的漿液，通過注漿管路和止?jié){系統(tǒng)注入采空區(qū)內(nèi)，以達到充填采空區(qū)，控制上覆巖層移動和地表變形的目的。采空區(qū)充填注漿按照適用條件可分為全充填注漿和半充填注漿。全充填注漿是對上覆巖層穩(wěn)定性要求較高或巖層本身強度較低的情況下，采用合適的、成本較低的注漿材料，使處理的采空區(qū)和上覆巖層的裂隙得到充分充填；半充填注漿是在確定處理的采空區(qū)范圍內(nèi)，進行局部的有效充填，且同時達到控制上覆巖層移動和地表變形的目的。